Vulcanologia

Progetto sismico unico mira a rivelare il sistema idraulico del Monte St Helens

L'eruzione del 1980 del Mount St Helens, ha rimosso una porzione di 300 metri della sommità nella montagna. In una delle più grandi implementazioni di sismologia di sempre presso un vulcano attivo, i ricercatori stanno riempiendo il Mount St Helens, nello stato di Washington, con attrezzature per studiare il complesso sistema di camere e tubi che ha alimentato la più devastante eruzione nella storia degli Stati Uniti.

Questo mese, saranno anche innescate esplosioni per generare delle vere e proprie onde sismiche. Il lavoro potrebbe informare la ricerca scientifica sul modo in cui i vulcani lavorano in tutto il nord-ovest del Pacifico, e in contesti geologici simili in tutto il mondo.

I ricercatori hanno già esplorato le strutture magmatiche sotto vulcani come gli Italiani Etna e Vesuvio, e un progetto multidisciplinare in corso nelle Ande che si rivolge a due vulcani in Bolivia e Cile, dove il terreno è in aumento da circa due decenni. Ma lo studio sul Mount St Helens è unico, perché si propone di produrre un'immagine tridimensionale di tutto il percorso attraverso e sotto il vulcano. Se tutto va bene, può sondare fino a 80 chilometri sottoterra, abbastanza in profondità perchè gli scienziati inquadrino le origini geologiche della montagna.

Il vulcano fa parte della catena montuosa Cascades, che, come altre catene vulcaniche come le Ande, sorge dove un piatto di crosta oceanica si immerge in profondità sotto la più leggera crosta continentale. Il rilascio d'acqua, provocato dalla lastra in immersione, che filtra verso l'alto, abbassa il punto di fusione della roccia, permettendo al magma di formarsi, e ai vulcani di rifornirsi. i Geofisici vorrebbero capire l'intero processo al meglio.

"I vulcani sono cose difficili da immaginare", dice Alan Levander, un geofisico presso la Rice University di Houston, in Texas, che guida una parte del progetto. "Se siamo in grado di ottenere un'immagine longitudinale di un sistema magmatico attivo collegato, significherebbe intraprendere un cammino verso la comprensione."

I Segreti della distruzione

Il Mount St Helens eruttò nel maggio 1980, uccidendo 57 persone e coprendo gran parte della zona occidentale degli Stati Uniti di cenere. L'esplosione ha cancellato i primi 300 metri della montagna, e ha inviato una valanga di 2,5 chilometri cubi di detriti, la più grande mai registrata, per correre giù nella valle sottostante. Da allora, i geologi hanno controllato la montagna con ogni sorta di strumenti di ricerca, cercando di capire cosa sia stato, e come, a far esplodere il vulcano.

Ma sorprendentemente, non si é mai del tutto scoperto come l'impianto idraulico sotterraneo, che alimenta il magma verso la superficie, possa funzionare. "Non è chiaramente in qualche grande camera sferica, perché lo avremmo visto attraverso esperimenti precedenti", dice il leader del progetto Kenneth Creager, un sismologo presso l'Università di Washington, a Seattle. Finora, la migliore immagine di ciò che sta accadendo sotto il St Helens raggiunge solo 5-8 chilometri in profondità, come riportato in uno studio sismico del 2009. "Ci piacerebbe davvero avere gli strumenti per guardare più in profondità, e di recente abbiamo sviluppato quello che ci serve".

Il nucleo del progetto corrente, denominato iMUSH (Imaging Magma Under St. Helens), combina due tecniche sismiche: una esplora vicino alla superficie, e una sonda in profondità.

Lo studio più superficiale sarà di selezionare le esplosioni attorno alla montagna. Guidati da Levander, il progetto sismico userà le esplosioni per creare onde sismiche, che verranno registrate mentre viaggiano attraverso la montagna. Le variazioni di velocità delle onde riveleranno la discontinuità nella struttura della montagna, come le camere di magma fuso in agguato nella roccia solida. Il team spera che l'esperimento permetterà loro di mappare fino al confine tra la crosta terrestre e il mantello sottostante, a circa 40 chilometri di profondità.

Per ottenere ciò, a partire dalla prossima settimana circa 65 persone saranno a disposte a ventaglio attraverso la montagna per distribuire 3.500 piccoli sismometri lungo le strade e sentieri del vulcano. Essi potranno praticare 24 fori a circa 25 metri di profondità, riempiendoli di esplosivi industriali utilizzati per l'estrazione. Il piano è quello di far detonare gli esplosivi a colpi separati per quattro notti. Ogni esplosione scuoterà la terra tanto quanto un terremoto di magnitudo 2.

I risultati delle esplosioni attive saranno combinati con la parte sismica passiva dell'esperimento, che è già in corso: 70 sismometri più grandi attorno alla montagna stanno misurando quanto tempo le onde da terremoti naturali si prendono per viaggiare attraverso il terreno. I loro dati possono essere utilizzati per sondare fino a 80 chilometri. Il 29 giugno, l'esperimento ha catturato un terremoto circa 24 km sotto la montagna. Terremoti più profondi di 20 km accadono solo una volta all'anno, e gli scienziati si aspettano che questo progetto possa fornire dati importanti sul funzionamento sotterraneo del vulcano.

Una terza componente del progetto sismico raccoglierà i dati sulle proprietà magnetiche ed elettriche all'interno della Terra, rivelando le porzioni degli interni del vulcano fuse o bagnate. Il lavoro può aiutare a chiarire se il Mount St Helens condivide una camera magmatica con il vicino Mount Adams, una proposta controversa che è stata presentata nel 2009, e deve ancora essere risolta.

Unendo tutti i dati, si potrà anche rivelare quante camere magmatiche del vulcano si sono riempite dal loro incontro più recente di attività nel 2004-08, un potenziale indicatore di quando potrebbe eruttare di nuovo... "Questo sarà un contributo enorme per il nostro settore", afferma Olivier Bachmann, un vulcanologo presso l'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo. "E' una fantastica opportunità scientifica, quella che abbiamo ora per le mani...."

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